Здійснення вибірки результатів

Незалежно від швидкості і електричної частоти, використовувався діапазон, що містить щонайменше п’ять фундаментальних циклів для кожної випробувальної швидкості. Це забезпечує те, що інформація не пропущена і потужність виміряна послідовно. Щоб забезпечити додаткову послідовність, автоматичний аналізатор під’єднувався до однієї із фаз змінного струму. Так як частота замірів змінюється з тривалістю вимірювань і швидкістю випробувань, то визначена тривалість вимірювань не використовувалася в процесі всіх випробувань, але може бути приближена для отримання вимірювань з частотою 2,5 зразка за секунду. Програма отримання і накопичення даних записувала дані із множини давачів кожні 4-5 с. Для кожної швидкості і крутного моменту було отримано щонайменше 5 результатів, кожен з яких записувався в рядки великоформатної таблиці. Тому, після проведення експерименту отримані дані співставлялися і перевірялися; результати, що відповідали вірним, зареєстровувалися. Крім цього, дані для кожної операції були усереднені і карта ефективності, зображена нижче, побудована використовуючи середні значення.

Дослідження високої ефективності інвертора

На протязі випробувань інвертора, при визначених швидкостях і навантаженнях, отримані дані, що засвідчують високу ефективність інвертора в межах 99%, що виявилось неочікуваним. Оскільки використовувались тільки відрегульовані інструменти і давачі, то похибка (якщо така існує) могла бути викликана тільки шумами електромагнітних хвиль, що спостерігаються в сигналах вихідного струму інвертора. Визначено декілька рішень і спеціальних випробувань для перевірки результатів.

Для підвищення ефективності досліджень визначено зробити наступні зміни:

-                     отримати додаткові результати, використовуючи шунтування внутрішнього струму, щоб порівняти їх з даними результатами;

-   розташувати автоматичний аналізатор і трансформатор ближче до електродвигуна і інвертора, використовуючи коротші провідники;

-   використовувати трансформатор, влаштований в інвертор;

-   шукати причину появи високого магнітного поля;

-   дослідити той факт, що при видаленні сигналу напруги 500В, що йде на один із входів аналізатора потужності Yokogawa, шум електромагнітного поля знижується.

Найкращий результат вищевказаного дослідження було отримано при проведені випробувань для перевірки раніше отриманих результатів.

Спеціальні випробування включали наступне:

-   використовувалося шунтування – випробування проводилися при низькому струмі і використовуючи внутрішнє шунтування приладу Yokogawa, що є, напевне, найточнішим налаштуванням для вимірювань. Три фази інвертора-двигуна були розділені через автоматичний аналізатор для випробування. Результати відповідали більш раннім випробуванням при використанні трансформатора струму на трьохфазних лініях;

-   використання фільтрування – дані отримані з і без використання фільтрів не мали істотних розбіжностей при вимірюванні потужності і ефективності;

-   використання псевдо нейтралі – отримані дані, при використанні зовнішньої псевдо нейтралі на трифазній лінії, істотно не відрізнялися від даних, отриманих раніше при вимірюванні потужності і ефективності;

-   ізоляція лінії – вхід/вихід інвертора було ввімкнено/розімкнено з аналізатором у всіх комбінаціях, щоб перевірити ізоляцію ліній. Таким чином, електричні дані подавались з входу/виходу інвертора прямо на аналізатор. І знову ніяких суттєвих розбіжностей в результатах вимірювання потужності і ефективності не спостерігалося.

Вищевказані випробування підвищили рівень оцінки і показали, що дійсно при різних навантаженнях інвертор показав високу ефективність роботи. Корисна дія інвертора, як очікується, буде високою і в експлуатаційних режимах, починаючи із вибору ширини імпульсу сигналу керування і до створення максимальної напруги, що подається на електродвигун.

3.3.3 Випробування системи електродвигун-інвертор і карти їх ефективності

Цей розділ забезпечує даними для побудови карт ефективності робочих характеристик основних складових системи комбінованого приводу, включаючи створення карт ефективності. Найкращі результати були отримані при високих навантаженнях, оскільки були частими високі теплові зміни в статорі. Проблем з перегрівом не було, оскільки в інвертор інтегровано автоматичний електронний модуль. Для повного навантаження при частоті нижче 1300 об/хв. використовувався допоміжний синхронний двигун, що додавав навантаження до динамометра. Контурна карта ефективності використання електродвигуна в межах 300-6000 об/хв. зображена на рисунку 3.27. Як видно з рисунку максимальна ефективність сягає 93-94% при 1750-3000 об/хв. для помірних значень крутного моменту(50-150 Н·м). Найнижчі ККД спостерігаються в кількох областях краю контуру, особливо при малих швидкостях і високих значення крутного моменту. Так як одним із першочергових застосувань електродвигуна було пришвидшувати транспортний засіб, то такий ефект при низьких швидкостях має велике значення.

Рисунок 3.27 – Контурна карта ефективності електродвигуна

Контурна карта ефективності інвертора в межах 300-6000 об/хв показана на рисунку 3.28. З карти видно, що область високих ККД інвертора, близько 98-99 %, лежить вище 1800 об/хв. Хоча межі позначають зміну ККД на 1%, проте ККД, позначені як «99», мали ефективність 99% в 23 точках швидкості/крутного моменту, 99,1% – в 13 положеннях швидкості/крутного моменту, 99,2% – в 6 точках швидкості/крутного моменту, вище 99,2% – лише в одній точці. На більш низьких швидкостях електродвигуна, ККД інвертора поступово опускається до 92% і нижче в невеликих областях карти. Зрозуміло, що рівні крутних моментів електродвигуна в загальному мають невеликий вплив на ефективність інвертора.

Об’єднану контурну карту ефективності системи електродвигун-інвертор в межах 400-6000 об/хв. показано на рисунку 3.29. ККД системи електродвигун-інвертор знаходиться в межах 92-93% при 2200-3000 об/хв. (в залежності від навантаження) і помірних значеннях крутного моменту (60-140 Н·м). Найнижчий ККД спостерігається в областях швидкості нижче 1500 об/хв., особливо при високих навантаженнях.

Підсумковий набір механічних, експлуатаційних, електричних і теплових результатів, отриманих при дослідженні робочих характеристик наводяться в таблицях додатку.

Рисунок 3.28 – Контурна карта ефективності інвертора

Рисунок 3.29 – Об’єднана контурна карта ефективності системи електродвигун-інвертор

3.3.4 Випробування підвищувального конвертера і карти його ефективності

Цей розділ містить інформацію про підвищувальний конвертер, основану на дослідженнях системи конвертера, інвертора, електродвигуна. Випробування підвищувального конвертера було проведене при мінімальному, середньому і максимальному значеннях вихідної напруги. Робочі характеристики конвертера не були опротестовані. Вхідна напруга на підвищувальний конвертер встановлена 233 В на протязі випробувань. Ця напруга обґрунтовувалась результатами випробувань їздового циклу, які показали, що змінна напруга на вході конвертера становила близько 230 В. Напруга батареї становить 201,6 В, очевидно, що генератор відповідальний за підняття напруги в процесі руху транспортного засобу. Напруга на виході конвертера була встановлена рівною 233, 342 і 500 В, що утворює три частини випробувань.

Випробування конвертера виконувались при наступних умовах:

-                      частота обертання ротора електродвигуна 1500 об/хв.;

-                      крутний момент на валу електродвигуна 0-130 Н·м з приростом кожні 10 Н·м;

-                      механічна потужність на валу електродвигуна 0-20,4 кВт;

-                      температура електродвигуна, конвертера і інвертора зберігалась рівною 55 0С;

-                      діапазон вихідної потужності підвищувального конвертера 0-25 кВт;

-                      питома витрата охолоджуючої рідини 7л/хв.

Рисунок 3.30 – Залежність ККД підвищувального конвертера від вихідної потужності

Рисунок 3.30 показує ефективність підвищувального конвертера при різних значеннях вихідної потужності для трьох значень вихідної напруги. Рисунок 3.31 показує ефективність підвищувального конвертера при різних значеннях вихідного струму. В результатах видно коливання кривої, що пояснюється пристосуванням системи. Найочевидніший висновок – ефективність знижується при зростанні вихідної напруги підвищувального конвертера. Додатково, для всіх трьох вихідних напруг ККД конвертера є найнижчим при великій вихідній напрузі.

Рисунок 3.31 – Залежність ККД підвищувального конвертера від вихідного струму

Навантаження електродвигуна, ККД і електричні дані , отримані від випробування конвертера зведені в таблицю 3.15. Дані представлені в трьох розділах, щоб показати результати при використанні трьох різних встановлених вихідних напруг конвертера.

Таблиця 3.15 – Результати випробування підвищувального конвертера, включаючи навантаження електродвигуна, ККД і електричні параметри

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17